KR100264314B1 - 광전 변환 소자의 실장 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

광학 부재에 부착된 먼지나 접착제가 불어져 나오는 것에 의한 화질의 열화 문제를 해결한다.
광학 유리(113)의 주면부(115)에 접착제(116)를 도포하고, TAB 테잎(105)의 개구부(108)에 동리드(107)가 고착된 반대면에서부터 중앙 평면부(114)를 장착하여, 광학 유리(113)와 TAB 테잎(105)을 접착한다. 이 때 중앙 평면부(114)와 TAB 테잎(104)은 거의 동일 평면상이 된다. 이 때문에 접착제(116)가 불어져 나온 것이나 광학 유리(113)상에 있는 먼지를 간단하면서도 확실하게 제거할 수 있다.

Description

광전 변환 소자의 실장 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 보다 소형의 카메라 장치를 실현하기 위한 광전 변환 소자의 실장 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 마이크로 카메라 장치를 사용하는 의학용 기기, 산업용 로보트 분야에서는 카메라의 소형·경량화가 요망되고 있으며, 촬상 소자에 와이어 본딩을 이용하여 세라믹 패키지하는 일반적인 실장 장치로부터, 촬상 소자를 직접 배선 기판에 실장하는 소형의 실장 장치가 개발되고 있다.
도 9에 촬상 소자인 CCD를 직접 기판에 실장하는 특허 공개 평7-99214호(미국 특허 5506401)에 게재된 실장 장치를 나타낸다. 우선, 절연 시트(91a)상에 동리드(91b)가 형성된 배선 기판(91)에(단계 1), 광학 유리(92)를 자외선 경화형의 접착제(93) 등으로 접착한다(단계 2, 3). 이어서, 배선 기판(91)면의 CCD(96)와 접속하는 동리드(91b)에 이방성 도전 페이스트(95)가 도포되어(단계 4), 전극부(96a)에 금펌프(96b)가 부착된 CCD(96)와 열압착에 의해 접속된다(단계 5).
이렇게 하여 배선 기판(91)에 접속된 CCD(96)는 도 10에 도시한 바와 같이, 신호 처리 기판(101), 카메라 케이블(102), 렌즈부(103) 등을 조합시켜 케이스(104)에 수납하여 마이크로 카메라를 완성한다.
그런데, 상기한 종래의 촬상 소자의 실장 장치에서는 광학 유리(92)와 배선 기판(91)을 접착할 때에 발생하는 먼지나 접착제가 불어져 나오는 것에 의한 화질상의 문제가 있었다.
즉, 도 9에 나타낸 실장 장치에서는 소형화를 위해 광학 유리(92)와 CCD(96)가 대단히 가까운 위치 관계에 있다. 예컨대, 마이크로 카메라를 의학용 기기 등에서 사용하는 경우, 사용하는 광학 렌즈는 광각으로 초점 심도는 깊기 때문에, 도 11에 도시한 바와 같이, 광학 유리(92)면에서의 먼지(97), 접착제(93)가 불어져 나온 것(93a)은 CCD(96)상에 결상되어 TV 화상에 나타나게 된다.
상기한 실장 장치의 단계 3에서, 광학 유리(92)의 내면에 부착된 먼지(97)를 도 12(a)에 도시한 바와 같이 면봉(121)으로 제거하는 경우, 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 접착한 배선 기판(91)의 주변에 먼지가 모여 문제가 된다. 또한, 접착제가 불어져 나온 것(93a)은 접착제의 도포 조건을 콘트롤하여 접착제를 유지하기가매우 어려우며, 제조 공정에서의 수율을 나쁘게 한다.
먼지의 원인으로서는 배선 기판(91)의 절단면의 먼지, 광학 유리(92)의 절단면의 먼지, 사람에 의한 것 등이다. 또한, 1/4 인치 40만 화소의 CCD 등에서는 1 화소 5㎛ 이하이며, 제조시에 확인할 수 있는 크기는 고작 50㎛ 정도이다. 따라서, 5㎛ 이하의 먼지를 관리하는 것은 매우 어려운 문제이다.
상기한 종래의 촬상 소자의 실장 장치에 있어서는 광학 부재에 부착된 먼지나 접착제가 불어져 나온 것을 처리하는 데에, 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 완전히 떨어지지 않아서, 제품 불량이 될 가능성이 있었다.
본 발명은 간단한 구성에 의해 광학 부재에 부착된 먼지나 접착제가 불어져 나온 것에 의한 화질 열화의 문제를 해결하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 설명하는 단면도
도 2는 도 1에 나타내는 TAB 테잎의 사시도
도 3는 도 1에 나타내는 광학 유리의 사시도
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 CCD 실장 장치의 공정도
도 5는 TAB 테잎과 광학 유리와의 접착을 설명하기 위한 설명도
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명하기 위한 단면도
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명하기 위한 단면도
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명하기 위한 단면도
도 9는 CCD를 직접 기판에 실장하는 종래의 실장 장치에 대해서 설명하기 위한 공정도
도 10은 도 9에 있어서 직접 기판에 실장된 CCD를 소형 카메라로 조립된 상태에 대해서 설명하기 위한 단면 구조도
도 11은 종래의 문제점에 대해서 설명하기 위한 설명도
도 12는 종래의 문제점대 관해서 설명하기 위한 설명도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : CCD
102 : 마이크로 렌즈
103 : 전극 패드
104 : 범프
105 : TAB 테잎
106 : 절연 시트
107 : 동리드
108 : 개구부
113 : 광학 유리
114 : 중앙 평면부
115 : 주면부
116 : 접착제
117 : 이방성 도전막
118 : 밀봉 수지
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 광전 변환 소자의 실장 장치에서는 광전 변환 소자와, 투광부를 형성하고, 이 투광부에 상기 광전 변환 소자의 수광면에 위치시켜 상기 광전 변환 소자를 전기적으로 접속한 배선 기판과, 중앙면부를 높게, 주면부를 낮게 형성하여, 상기 중앙면부를 상기 배선 기판의 투광부에 수용하고, 상기 주면부를 상기 배선 기판에 접착한 광학 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 광전 변환 소자와, 투광부를 형성하여, 상기 투광부에 상기 광전 변환 소자의 수광면에 위치시켜 상기 광전 변환 소자를 전기적으로 접속한 배선 기판과, 상기 배선 기판의 투광부를 위치시켜 접착한 제1 광학 부재와, 상기 배선 기판의 투광부에 위치시켜 상기 제1 광학 부재에 접착한 제2 광학 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명의 광전 변환 소자의 실장 장치의 제조 방법에서는 광전 변환 소자의 수광면에, 배선 기판에 형성된 투광부에 위치시켜 전기적으로 접속하는 제1 공정과, 광학 부재의 중앙면부를 높게, 주면부를 낮게 형성하는 제2 공정과, 상기 제2 공정에 의해 형성된 광학 부재의 중앙면부를 상기 배선 기판의 투광부에 수용하여 상기 주면부를 상기 배선 기판에 접착하는 제3 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관해서 설명하기 위한 설명도이다. 도 1에 있어서, 참조부호 101은 CCD이고, 그 수광면에는 마이크로 렌즈(102)를 형성하고 있다. CCD(101)의 예컨대 2변을 따라 복수의 전극 패드(103)를 형성한다. 각 전극 패드(103)에는 범프(104)가 형성되어 있다.
TAB(Tape Automated Bonding) 테잎(105)은 도 2에 도시한 바와 같이, 절연 시트(106)상에, 복수의 동리드(107)를 형성하여 이루어진다. TAB 테잎(105)은 자유롭게 구부릴 수 있다. 절연 시트(106)는 예컨대 폴리이미드·폴리아미드·폴리에스테르, 또는 페놀·유리 에폭시 수지 등과 종이·유리기 재료의 복합 기판으로 이루어진다. 절연 시트(106)는 예컨대 직사각형의 개구부(108)를 갖는다. 이 개구부(108)는 빛을 통과시키기 위해서 형성한다.
절연 시트(106)의 동리드(107)는 개구부(108)의 대향하는 2변(109, 110)의 절연 시트(106)상에 일정한 간격을 두고 형성되어 있다. 바꿔말하면, 인접하는 동리드(107) 사이에는 항상 절연 시트(106)가 존재한다. 또, 개구부(108)의 대향하는 2변(109, 110) 이외의 다른 2변(111, 112)의 절연 시트(106)상에는 동리드(106)가 형성되어 있지 않지만, 이들 2변(111, 112)의 절연 시트(106)상에도 동리드(107)를 형성하여도 좋다.
광학 유리(113)는 도 3에 도시한 바와 같이 중앙 평면부(114)는 개구부(108)에 수용 가능한 크기와 형상을 하고 있으며, 중앙 평면부(114)의 주면부(115)는 중앙 평면부(114)보다 낮게하여 두꺼운 형상으로 되어 있다. 중앙 평면부(114)와 주면부(115)의 단차는 TAB 테잎(105)의 두께와 같은 정도로 되어 있다.
이와 같이 구성된 광학 유리(113)의 주면부(115)에, 접착제(116)를 도포하고, TAB 테잎(105)의 개구부(108)에 동리드(107)가 고착된 반대면에서부터 중앙 평면부(114)를 장착하여, 광학 유리(113)와 TAB 테잎(105)을 접착한다. 이 때 중앙 평면부(114)와 TAB 테잎(104)은 거의 동일 평면상이 된다.
따라서, 접착제(116)가 불어져 나오는 것이나 광학 유리(113)상에 있는 먼지를 간단하면서도 확실하게 제거할 수 있다. 또, 접착제(116)를 도포하는 주면부(115)는 접착 효과를 향상시키기 위해서 조면화하면 좋다.
TAB 테잎(105)의 동리드(107)는 이방성 도전막(117)을 통해 CCD(101)를 전기적으로 접속한다. 이방성 도전막(117)은 동리드(107)가 존재하는 변(109, 110)을 따라 형성하는 것뿐 아니라, 변(109, 110) 이외의 다른 2변(111, 112)을 따라 형성하는 편이 보다 바람직하다. 이와 같이 형성된 이방성 도전막(117)은 전기적 접속의 기능 외에, TAB 테잎(105)과 CCD(101)를 기계적으로 접속하는 기능 및 개구부(108) 등에 의해서 생긴 중공부를 외부에서 밀봉하는 기능도 갖는다.
TAB 테잎(105) 대신에, 자유롭게 구부릴 수 없는 기판을 이용하여도 좋다. 이들 기판은 흑색으로 하는 편이 좋다. 이로써 반사를 방지할 수 있고, 불필요한 복사의 입사를 방지할 수 있다. 이 경우, 흑색 재질의 기판을 이용하여도 좋고, 기판에 흑색의 도료를 도포하여도 좋다. 이방성 도전막(117)은 흑색으로 하는 편이 좋다. 이로써 반사를 방지할 수 있고, 불필요 복사의 입사를 방지할 수 있다.
광학 유리(113)상에는, 이방성 도전막(117)을 덮도록 밀봉 수지(118)를 형성한다. 밀봉 수지(118)는 예컨대 페놀이나 에폭시계의 밀봉 수지로서, 예컨대 열 혹은 자외선 또는 그것을 병용하여 경화하는 타입의 밀봉 수지가 이용된다. 밀봉 수지(118)는 TAB 테잎(105)과 CCD(101) 사이의 전기적 접속 및 기계적 접속을 보강한다. 단, 이 CCD 실장 장치에서는 밀봉 수지(118)를 생략하여도 좋다. 이것은 이방성 도전막(117)이 밀봉 수지(118)의 기능을 이미 지니고 있기 때문이다. 밀봉 수지(118)를 생략하면, 제조 공정을 간략화할 수 있다.
이 실시 형태에서는 TAB 테잎(105)의 개구부(108)에 위치하여 광학 유리(109)를 접착제를 사용하여 접속하였을 때에, 광학 유리(109)와 TAB 테잎(105)이 동일 평면이 되므로, 광학 유리(109)에 부착된 먼지나 접착제가 불어져 나온 것을 간단하고 또한 확실하게 제거할 수 있다.
도 4는 도 1에 나타낸 광전 변환 소자의 실장 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다. 우선, 절연 시트(106)상에 동리드(107)를 에칭법 등을 이용하여 형성한다(단계 401).
단계 401에서 형성된 TAB 테잎(105)의 동리드(107)가 형성되어 있지 않은 면상에, 스크린 인쇄 등을 이용하여 접착제(116)를 형성한다(단계 402).
이어서, 중앙 평면부(114)를 남기고, 그 주위면을 연마하여 중앙 평면부(114)보다 두께가 얇은 주면부(115)를 갖는 광학 유리(113)를 형성한다(단계 403).
광학 유리(113)의 중앙 평면부(114)를 TAB 테잎(105)의 개구부(108)에 장착한 상태에서, 접착제(116)를 이용하여 광학 유리(113)와 TAB 테잎(105)을 접착한다(단계 404). 단계 404에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 압압 도구(501)를 사용해 동리드(107)의 상부에서부터 압착하여, 광학 유리(113)의 이면에서부터 자외선(502)을 조사한다. 이로써, 수초∼수십초 정도의 단시간에, 광학 유리(113)와 TAB 테잎(105)을 접착하는 것이 가능하다.
TAB 테잎(105)상에, 스크린 인쇄 등을 이용하여 이방성 도전막(117)을 형성한다(단계 405). 이방성 도전막(117)은 페이스트형의 재료를 사용하여, 디스펜서법 또는 스크린 인쇄법 등에 의해, TAB 테잎(105)상에 도포한다. 또한, 이방성 도전막(117)은 액자형의 필름형 재료를 TAB 테잎(105)상에 싣는 것으로 하여도 좋다.
이어서, TAB 테잎(105)과 이미 범프(104)가 형성된 CCD(101)를 TAB 테잎(105)의 동리드(107)와 범프(104)의 위치를 맞추어, 이방성 도전막(117)을 통해 접속한다(단계 406). 이방성 도전막(117)에 의한 접속은 가열 및 가압에 의해서 행해진다. 이방성 도전막(117)은 예컨대 에폭시 수지에, 직경이 1∼10㎛ 정도인 금입자를 3∼30% 정도 분산시킨 것을 사용한다.
마지막으로 이방성 도전막(117)을 덮도록 밀봉 수지(118)를 가열 혹은 자외선 조사, 혹은 그 양쪽에 의해 형성한다(단계 407).
이 실시예의 CCD 실장 장치에서는 단계 404에서 광학 유리(113)의 중앙 평면부(114)와 TAB 테잎(105)이 동일 평면상에 있기 때문에 중앙 평면부(114)에 부착된 먼지나 접착제(116)가 불어져 나온 것을 간단하게 제거할 수 있다. 더욱이, 광학 유리(113)의 중앙 평면부(114)를 TAB 테잎(105)의 개구부(108)에 장착한 상태에서, 접착제(116)를 사용하여 광학 유리(113)와 TAB 테잎(105)을 접착하기 때문에, 확실한 위치 맞춤을 할 수 있다.
이어서 도 6의 단면도를 이용하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관해서 설명한다. 도 6은 TAB 테잎과 광학 유리만을 나타내며, CCD 및 그 접속 관계에 대해서는 생략되어 있다.
이 실시 형태는 광학 유리(113a)의 중앙 평면부(114)와 주면부(115)의 단차부(61)의 어느 주면부(115)에 홈부(62)를 중앙 평면부(114)를 둘러싸도록 하여 형성한다. 이 홈부(62)는 광학 유리(113)와 TAB 테잎(105)을 접착제(116)로 접속하였을 때에, 여분의 접착제(116)를 여기에 흘려 넣을 수 있다.
이와 같이, 중앙면부(114)로 불어져 나오기 쉬운 여분인 접착제(116)를 홈부(62)에 흘려 넣음으로써, 중앙 평면부(114)로 불어져 나오는 것을 방지할 수 있다. 중앙 평면부(114)로 접착제(116)가 불어져 나오는 것을 방지할 수 있으면, 중앙 평면부(114)에 부착되는 것은 먼지뿐이며, 이것을 제거하는 것은 보다 간단한 작업으로 끝난다.
도 7, 도 8를 이용하여, 본 발명의 제3 실시형태, 제4 실시형태에 대해서 각각 설명하지만, 이 각 실시 형태도 도 6과 같이, CCD 및 그 접속 관계에 대해서는 생략되어 있다.
제3 실시 형태인 도 7은 광학 유리(113b)의 중앙 평면부(114)와 주면부(115)의 단차에 경사부(71)를 형성한 것이다. 따라서, TAB 테잎(105)의 개구부(108)를 중앙 평면부(114)에 장착하였을 때에, 미리 주면부(115)에 부착된 접착제(116)가 불어져 나온 만큼의 개구부(108)와 경사부(71) 사이에 형성된 홈부(72)에 멈추어, 중앙 평면부(114)로 불어져 나오는 것을 방지할 수가 있다.
이와 같이, 제3 실시 형태에서도 중앙 평면부(114)에 접착제(116)가 불어져 나오는 것을 방지할 수 있으면, 중앙 평면부(114)에 부착되는 것은 먼지뿐이며, 이것을 제거하는 것은 보다 간단한 작업으로 끝나게 된다.
제4 실시 형태인 도 8은 광학 유리(113ca)상에, TAB 테잎(106)의 개구부(108)와 같은 형상으로 또한 이것에 접착 가능한 광학 유리(113cb)를 접합한 것이다.
이 실시 형태의 경우, 광학 유리(113ca)상에, 광학 유리(113cb)를 접합시킴으로써, 개구부(108)에 장착하는 광학 유리의 형상을 실현할 수 있기 때문에, 번거로운 광학 유리의 연마를 단순한 접합만으로, 먼지나 접착제가 불어져 나오는 것을 제거하는 것이 간단해지는 광학 유리와 TAB 테잎의 동일 평면화를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 광학 부재에 부착된 먼지의 처리나 접착제가 불어져 나온 것에 의한 제품의 불량을 해소하여 제조 수율의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (13)

  1. 광전 변환 소자와 투광부를 형성하고, 상기 투광부에 상기 광전 변환 소자의 수광면에 위치시켜 상기 광전 변환 소자를 전기적으로 접속한 배선 기판과 중앙면부보다 주면부를 낮게 형성하고, 상기 중앙면부를 상기 배선 기판의 투광부에 수용하여, 상기 주면부를 상기 배선 기판에 접착한 광학 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 부재에 상기 배선 기판 접합시의 접착제 언더컷을 형성한 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 부재의 단부에 경사를 갖게 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학 부재의 배선 기판과의 접착면을 조면화한 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  5. 광전 변환 소자와 투광부를 형성하고, 이 투광부에 상기 광전 변환 소자의 수광면에 위치시켜 상기 광전 변환 소자를 전기적으로 접속한 배선 기판과 상기 배선 기판의 투광부를 위치시켜 접착한 제1 광학 부재와 상기 배선 기판의 투광부에 위치시켜 상기 제1 광학 부재에 점착한 제2 광학 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환 소자와 상기 배선 기판은 이방성 도전막에 의해 전기적으로 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광전 변환 소자와 상기 배선 기판은 이방성 도전막에 의해 전기적으로 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이방성 도전막은 광전 변환 소자의 수광면을 둘러싸도록 연속하여 환상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 이방성 도전막은 광전 변환 소자의 수광면을 둘러싸도록 연속하여 환상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치.
  10. 중앙의 평면부가 주면부보다 두꺼운 광학 부재를 형성하는 제1 공정과 제1 공정에서 형성된 광학 부재의 중앙 평면부를 배선 기판에 형성된 투광부에 위치시켜 접착하는 제2 공정과 상기 광전 변환 소자를 상기 배선 기판에 전기적으로 접속하는 제3 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치 제조 방법.
  11. 광전 변환 소자의 수광면에, 배선 기판에 형성된 투광부에 위치시켜 전기적으로 접속하는 제1 공정과 광학 부재의 중앙면부보다 주면부를 낮게 형성하는 제2 공정과 상기 제2 공정에 의해 형성된 광학 부재의 중앙면부를 상기 배선 기판의 투광부에 수용하여, 상기 주면부를 상기 배선 기판에 접착하는 제3 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 광전 변환 소자와 배선 기판을 전기적으로 접속하는 수단은 이방성 도전막인 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 광전 변환 소자와 배선 기판을 전기적으로 접속하는 수단은 이방성 도전막인 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자의 실장 장치 제조 방법.
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